JP2004326975A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不揮発性メモリを搭載している半導体素子およびその製造方法に関するものであり、特に、半導体素子が基板から取り外された時に、不揮発性メモリ内の情報の機密を保持できる半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、不揮発性メモリなどの回路構成を設けている半導体素子チップ(以下、単にチップと称する)は、外部環境からの保護の観点や、半導体素子チップの使用時におけるハンドリングを可能にする観点から、プラスチック製のパッケージなどにより封止され、半導体装置化されている。
【0003】
半導体素子チップの回路構成として不揮発性メモリを設けている半導体装置の一例を図5に示す。図5に示す半導体装置101は、エポキシ系樹脂からなるパッケージ102内にチップ103を封止してなるパッケージ型の半導体装置である。チップ103は、ダイパッド104上に銀ペースト105を介して固定されており、さらに、チップ103が備えるパッド106とパッケージ102外部につながるリード線107とが金線108を介して接続されている。
【0004】
上記パッケージ型の半導体装置の一般的な製造方法は以下のようになる。まず、ダイパッド104の固定面上に銀ペースト105を形成し、この上にさらにチップ103を載置して160〜170℃程度に加熱しながら押圧する。これによって銀ペースト105の熱凝固によりチップ103がダイパッド104上に圧着固定される。その後、チップ103に備えられているパッド106とリード線107とを金線108によりワイヤボンディングする。最後に、エポキシ系樹脂によりチップ103を封止してパッケージ102を形成する。
【0005】
パッケージ型の半導体装置についての技術としては、例えば、特許文献1に開示されている樹脂封止型半導体装置が挙げられる。この技術では、半導体ペレット(チップ103に相当)を載置するペレット搭載台(ダイパッド104に相当)の下にヒートスプレッダーを取り付けている。これにより熱抵抗の低減が図られ、高消費電力の製品をプラスチックパッケージで供給することができる。また、樹脂厚を均一化することで、パッケージのクラックや反りが低減され、高い信頼性を得ることが可能になっている。
【0006】
また、例えば、特許文献2には複数チップを含む半導体装置があげられている。この技術では、フリップチップ実装の際、厚さの違う半導体素子を複数実装する場合において、それぞれの半導体素子の実装される部分で、各半導体素子素子の厚さに応じて放熱フィンの厚さが異なるように窪みをつけ、確実に接着接続できることが可能となっている。
【0007】
ところで、図5に示す従来の半導体装置101においては、該半導体装置101内に封上されているチップ103の不揮発性メモリの情報が解析されるおそれがある。このチップ103の解析のためには、まずチップ103が観察できるようにパッケージ102が開封される。
【0008】
ここで通常、チップ103上にはα線による誤動作を防ぐ目的で、ポリイミド膜(図示せず)が50〜100μmの厚さで塗布されている。さらに、チップ103の封止時には、上述したように該チップ103上をエポキシ系樹脂などで覆うことによってパッケージ102を形成している。それゆえ、パッケージ102を単に開封しただけではチップ103を顕微鏡で観察することができず、不揮発性メモリの情報解析を不可能としていた。
【0009】
【特許文献1】
特開平5−211262号公報
【0010】
【特許文献2】
特開平6−224334号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の構成では、チップ103を被覆する(または封止する)ポリイミド膜やエポキシ系樹脂などは、発煙硝酸や硫酸などを用いたエッチャント処理にて除去することが可能である。それゆえ、エッチャント処理により上記樹脂などが剥離されればチップ103単体が得られることになり、該チップ103を表面から観察することはもちろん、チップ103に直接プローブを接触させてチップ特性を取るといった回路解析が可能になる。
【0012】
したがって、従来の半導体装置101の構成やパッケージ方法では、チップ103からパッケージ102等の樹脂を剥離してチップ103単体となった場合、第三者がそのチップに搭載している不揮発性メモリの情報などの解析を容易に行うことができ、機密保持ができないという問題を有する。
【0013】
ここで、上記特許文献1の技術では、半導体装置の信頼性や性能を向上させることはできるものの、上述したチップ103の解析阻止については何ら考慮されていない。また、上記特許文献2の技術でも、複数チップ搭載の半導体装置製造の際、確実に接着し接着不良のない半導体装置ができるものの、解析阻止については何ら考慮されていない。
【0014】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、半導体素子チップの内部に封止されている不揮発性メモリに記憶されているアプリケーション情報、個人情報、取引情報、金銭情報等の漏洩・改ざん、およびアプリケーション情報の漏洩によるコピー、模倣の防止向上を図る事が可能なパッケージ型の半導体装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、上記の課題を解決するために、不揮発性メモリを備える半導体素子チップをパッケージ内に封止してなり、外部回路に実装されて使用される半導体装置において、上記不揮発性メモリと外部端子との間に、上記不揮発性メモリを制御するための制御信号の極性を任意に切り替える信号切替手段を、上記不揮発性メモリを備えるメモリチップと、上記メモリチップとは別のチップとして設けられ該メモリチップを正常に動作させるための制御用チップとに分散して備えていることを特徴としている。
【0016】
上記の構成によれば、不揮発性メモリを制御するための制御信号は、外部端子から入力され不揮発性メモリに至るまでの間に信号切替手段を通過する。上記制御信号はこの信号切替手段を通過する間に、その極性が任意に切り替えられるが、不揮発性メモリに入力される時点では適正な極性となっている。
【0017】
そして、上記半導体装置の不正な解析を試みようとする第三者が、該半導体素子チップのパッケージを開封した場合、上記メモリチップは制御用チップと分離され単体で手に入れられる。
【0018】
このため、上記メモリチップの信号入力用のパッド部に解析用の制御信号を入力しても、該制御信号は信号切替手段の一部分しか通過せず、不揮発性メモリに入力される時点では不適正な極性となる。その結果、メモリチップ単体では不揮発性メモリを正常に動作させることができなくなり、不揮発性メモリのセキュリティを向上させることができる。
【0019】
また、上記半導体装置では、上記信号切替手段は、上記メモリチップに備えられた第1のインバータ回路と、上記制御用チップに備えられた第2のインバータ回路とからなり、外部回路から入力される複数の制御信号のうち、任意の制御信号が、上記第2のインバータ回路でその極性を反転され、第2のインバータ回路で極性を反転された制御信号は、第1のインバータ回路でその極性を再度反転される構成とすることができる。
【0020】
上記の構成によれば、外部回路から入力される複数の制御信号のうち、任意の制御信号は、最初に第2のインバータ回路でその極性を反転され、第2のインバータ回路で極性を反転された制御信号は、第1のインバータ回路でその極性を再度反転される。このため、不揮発性メモリに対して仕様通りの極性の制御信号が半導体装置に入力された場合、該制御信号は不揮発性メモリへの入力時点でも仕様通りの極性を有する。
【0021】
一方で、単体のメモリチップに対しては、不揮発性メモリに対して仕様通りの極性の制御信号を入力しても、該制御信号は第1のインバータ回路のみを通過するため、一部の信号の極性が反転されて不揮発性メモリへ入力されることとなる。このため、上記第1のインバータ回路において、どの制御信号の極性が反転されるかを秘匿することにより、不揮発性メモリのセキュリティを向上させることができる。
【0022】
また、本発明の他の半導体装置は、上記の課題を解決するために、不揮発性メモリを備えるメモリチップと、上記メモリチップを正常に動作させるための制御用チップとを備えており、上記メモリチップに搭載される不揮発性メモリを制御するための制御信号は、制御用チップを介してメモリチップに入力されると共に、上記制御信号は制御用チップを介してメモリチップに入力された場合のみ、不揮発性メモリに対して正常な信号となることを特徴としている。
【0023】
上記の構成によれば、上記半導体装置の不正な解析を試みようとする第三者が、該半導体素子を解体し、上記メモリチップを単体で手に入れた場合、上記メモリチップの信号入力用のパッド部に解析用の制御信号を入力しても、該制御信号は制御用チップを介してメモリチップに入力されないため、不揮発性メモリに対して正常な信号とならず、不揮発性メモリのセキュリティを向上させることができる。
【0024】
また、上記半導体装置では、上記メモリチップは、不揮発性メモリに入力される複数の制御信号のうち、任意の制御信号に対してその極性を反転する第1のインバータ回路を備えており、上記制御用チップは、上記第1のインバータ回路にて極性が反転される制御信号と同一の制御信号に対してその極性を反転する第2のインバータ回路を備えている構成とすることができる。
【0025】
上記の構成によれば、不揮発性メモリに入力される複数の制御信号のうち、任意の制御信号に対しては、最初に第2のインバータ回路でその極性を反転され、第2のインバータ回路で極性を反転された制御信号は、第1のインバータ回路でその極性を再度反転される。このため、不揮発性メモリに対して仕様通りの極性の制御信号が半導体装置に入力された場合、該制御信号は不揮発性メモリへの入力時点でも仕様通りの極性を有する。
【0026】
一方で、単体のメモリチップに対しては、不揮発性メモリに対して仕様通りの極性の制御信号を入力しても、該制御信号は第1のインバータ回路のみを通過するため、一部の信号の極性が反転されて不揮発性メモリへ入力されることとなる。このため、上記第1のインバータ回路において、どの制御信号の極性が反転されるかを秘匿することにより、不揮発性メモリのセキュリティを向上させることができる。
【0027】
また、上記半導体装置では、上記第1のインバータ回路は、メモリチップ中の他のロジック回路の中に混載されている構成とすることができる。
【0028】
あるいは、上記半導体装置では、上記第1のインバータ回路は、最上層を遮蔽されている構成とすることができる。
【0029】
上記の構成によれば、上記半導体装置におけるセキュリティ向上の機能を担う第1のインバータ回路において、メモリチップにおけるどの部分が第1のインバータ回路であるのかの判断がつきにくくなる、あるいは、外部から第1のインバータ回路がどのような構成になっているのか見分けにくくなることにより、解析防止レベルの向上を図ることができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1および図2に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0031】
本実施の形態1に係る半導体装置10は、図1および図2に示すように、パッケージ11内に内包されて封止されている半導体素子チップ12(以下、単にチップとする)とチップ13の2つのチップを有している。この時、チップ12が不揮発性メモリを有するメモリチップであり、チップ13はチップ12を正常に動作させるための信号を発信する回路を設けている制御用チップとする。
【0032】
半導体装置10の製造方法としては、まず、チップ12をダイパッド14上に銀ペースト15を介して固定する。次に、同じダイパッド14上に銀ペースト15を介してチップ12の横にチップ13を固定する。これらのチップ12・13の固定方法では、チップ12・13を載置して160〜170℃程度に加熱しながら押圧することで、銀ペースト15の熱凝固によりチップ12・13がダイパッド14上に圧着固定される。
【0033】
チップ12・13がダイパッド14上に固定されると、チップ12のパッド部16とリード線17とが金線等のワイヤ18を介してワイヤボンディング接続される。さらに、チップ13のパッド部16と、チップ12のパッド部16およびリード線17とが、それぞれワイヤ18を介してワイヤボンディング接続される。
【0034】
こうしてチップ12・13と各リード線17とが接続されると、最後に、チップ12・13の搭載されたダイパッド14と、各リード線17におけるチップ12・13との接続側端部とをワイヤ18ごとパッケージ11により封止して半導体装置10が完成する。この時、各リード線17の他端(チップ12・13のパッド部16と接続されない側)はパッケージ11の外に露出しており、上記半導体装置10を外部回路に実装するために用いられる。
【0035】
尚、パッケージ11としては、従来の半導体装置でも使用されているプラスチックパッケージを好適に用いることができる。このプラスチックパッケージの材質としては、エポキシ系樹脂が特に好ましく用いられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0036】
本実施の形態に係る半導体装置10は、上述したように、不揮発性メモリを有するチップ12と、チップ12を正常に動作させるための信号を発信する回路を設けているチップ13とを有している。すなわち、チップ12・13には、チップ12が該チップ13を介して信号を受け取らないと正常に動作しないように信号切替手段が分散して組みこまれている。この信号切替手段の詳細について、以下に説明する。
【0037】
上記信号切替手段の構成例として、図3に示すような回路構成が挙げられる。まず、不揮発性メモリであるフラッシュメモリを搭載したチップ12において、フラッシュメモリ部からパッド部までの配線に第1のインバータ回路12aを設けておく。
【0038】
第1のインバータ回路12aは、外部から入力される信号をフラッシュメモリに取り込むための端子のそれぞれにおいて、各端子とその入力用のパッド16との間に、インバータによって信号の極性を反転させる反転配線とパッド16に入力された極性の信号をそのままフラッシュメモリの端子に送る非反転配線とが対になって設けられている。
【0039】
チップ12において、パッド16に入力された各信号は、第1のインバータ回路12aにおける反転配線および非反転配線の何れか一方のみを通ってフラッシュメモリの端子に入力される。
【0040】
すなわち、チップ12では、さらにPLA(Programmable Logic Array:図示せず)も同時に搭載されており、第1のインバータ回路12aでは、該PLAから与えられるセキュリティ信号によって、パッド16に入力された各信号が対となった反転配線および非反転配線の何れを介してフラッシュメモリの端子に与えられるかが切り換え可能となっている。つまり、第1のインバータ回路12aを通過する信号のそれぞれについて極性を反転させるか否かがPLAによって任意に設定されるようになっている。
【0041】
次に、制御用のチップ13においては、リード線17に接続される入力用のパッド部からチップ12のパッド部に接続される出力用のパッド部までの配線に、第2のインバータ回路13aが設けられている。第2のインバータ回路13aは、チップ12に備えられた第1のインバータ回路12aと同様の構成を有するものである。
【0042】
すなわち、第2のインバータ回路13aにおいても、入力用の各パッド16と出力用の各パッド16との間に、インバータによって信号の極性を反転させる反転配線と入力用のパッド16に入力された極性の信号をそのまま出力用の各パッド16に送る非反転配線とが対になって設けられている。
【0043】
また、チップ13においても、さらにPLA(Programmable Logic Array:図示せず)が同時に搭載されており、第2のインバータ回路13aでも、第2のインバータ回路13aを通過する信号のそれぞれについて極性を反転させるか否かがPLAによって任意に設定されるようになっている。
【0044】
上記チップ12・13を実装するためのワイヤボンディングを行う際には、リード線17からチップ13における入力用のパッド16へワイヤを引き、次にチップ13の出力用のパッド16からチップ12のパッド16へワイヤを引く。尚、チップ12とチップ13との接続については、これらのチップ間でのワイヤボンディングを任意に引くことにより、第2のインバータ回路13aにおける極性反転設定が、第1のインバータ回路12aに対してどのように対応しているのかを不明とすることが好ましい。
【0045】
第1のインバータ回路12aおよび第2のインバータ回路13aからなる信号切替手段は、例えば、フラッシュメモリを動作させる際に必要な信号である、RP(リセット)、WP(ライトプロテクト)、CE(チップイネーブル)、RB(レディービジー)、OE(アウトプットイネーブル)、およびWE(ライトイネーブル)の信号に対して設けておくことが考えられる。
【0046】
ここで例えば、第1のインバータ回路12aにおいては、RP、WP、CE、RB、OE、およびWEの信号のうち、RP、OEの信号についてはその極性が反転され、他の信号については極性が反転されない設定とする。この場合は、第2のインバータ回路13aにおいても、RP、WP、CE、RB、OE、およびWEの信号のうち、RP、OEの信号についてはその極性が反転され、他の信号については極性が反転されないように設定される。無論、第1のインバータ回路12aおよび第2のインバータ回路13aにおいて、RP、OEの信号についてその極性を反転するのは単なる一例であり、どの信号について極性を反転させるかは任意に設定可能である。
【0047】
したがって、RP、WP、CE、RB、OE、およびWEの信号がリード線17からの入力時において仕様通りの極性で入力された場合、RP、OEの信号については、第2のインバータ回路13aにおいて一旦その極性が反転されるが、その後、第1のインバータ回路12aにおいて再度極性が反転されるため、もとの極性に戻される。また、RP、OE以外の信号については、第2のインバータ回路13aおよび第1のインバータ回路12aの何れの通過時においてもその極性が反転されない。
【0048】
このため、リード線17から仕様通りの極性のRP、WP、CE、RB、OE、およびWEの信号が入力される場合、フラッシュメモリに対しては、仕様通りの極性で上記各信号が入力されることとなり、該フラッシュメモリは正常に動作する。
【0049】
一方、本実施の形態に係る半導体装置10に対して、チップ12に搭載されているフラッシュメモリの記憶内容を第三者が不正に解析しようとして、パッケージ11を開封した場合は、チップ12・13がそれぞれ単体で取り出される。
【0050】
このようにチップ12が単体となった場合、チップ12に搭載されているフラッシュメモリの記憶内容を解析しようとして、RP、WP、CE、RB、OE、およびWEの信号をチップ12に入力すると、これらの信号はチップ12のパッド16を介して入力されることとなる。
【0051】
この場合、RP、WP、CE、RB、OE、およびWEの信号を仕様通りの極性としても、これらの信号の一部(上記例では、RPおよびOE)は、第1のインバータ回路12aでその極性が反転される。したがって、フラッシュメモリに対しては、RP、WP、CE、RB、OE、およびWEの全ての信号において適正な極性での信号入力を行うことができず、フラッシュメモリは正常な動作とならないため、その解析を行うことが不可能となる。
【0052】
以上のように、本実施の形態1にかかる半導体装置10は、パッケージ11内において半導体素子チップを複数保有する構成であり、該半導体素子チップは不揮発性メモリを備えたチップ12とそれを制御するチップ13とに分かれている。この複数のチップが揃っており、且つ各チップが正確に接続されている時のみチップ12における不揮発性メモリが正常に動作し、該不揮発性メモリの情報を読み出すことができる。
【0053】
また、この構成では、半導体装置10から半導体素子チップを剥離してチップ12およびチップ13が単体となった場合には、チップ12に搭載された不揮発性メモリは正常に動作しなくなり、該不揮発性メモリ内の情報に対して保護の向上を図ることができる。
【0054】
言い換えれば、不揮発性メモリを含むチップ12では、PLAから第1のインバータ回路12aに与えられるセキュリティ信号の情報が理解できていないと、不揮発性メモリが正常に動作できないようになっている。もちろん、上記セキュリティ信号の情報は製造元でしか分からず、チップ12が剥離されチップ単体になった時、不揮発性メモリに記憶されている情報を解読、改ざんを実施するためプローブが実施されたとしても、チップ12のパッド16に信号を入力する場合に、どのような信号を入力すれば良いのか分からなくなっている。したがって、本実施の形態に係る半導体装置では、セキュリティ信号の入力レベルで不正防止向上を図ることが可能である。
【0055】
また、上記説明における半導体装置では、不揮発性メモリを備えたメモリチップ(すなわちチップ12)と、該メモリチップを正常に動作させるための制御用チップ(すなわちチップ13)との2チップ構成となっているが、本発明の半導体装置は上記2チップ構成に限定されるものでははなく、さらに多チップ構成にすることも可能である。すなわち、メモリチップ、SRAM、ロジック回路など、回路によってチップを分けることも可能である。
【0056】
〔実施の形態2〕
本発明の実施の形態2について説明する。
【0057】
実施の形態1では不揮発性メモリを搭載したメモリチップと制御用チップとの両方にインバータ回路を設けており、これらのインバータ回路にて入力信号の極性を変換することにより、メモリチップ単体となった時、不揮発性メモリの動作を不能にし、不正防止向上を図っている。これに対して、本実施の形態2では、不揮発性メモリのさらなる解析防止向上を図るような方法を提案する。
【0058】
例えば、メモリチップであるチップ12において、第1のインバータ回路12aを不揮発性メモリ回路周辺のSRAM等のロジック部に混入して配置しておく。このように第1のインバータ回路12aをロジック部に混入することで、チップ12におけるどの部分が第1のインバータ回路12aであるのかの判断がつきにくくなる。さらには、PLAから第1のインバータ回路12aに与えられるセキュリティ信号における入力レベルを増やす等、第1のインバータ回路12aの構成を更に複雑にすることにより、解析防止レベルの向上を図ることができる。
【0059】
また、本発明の半導体装置において、セキュリティ回路を構成するインバータ回路部分(第1のインバータ回路12aまたは第2のインバータ回路13a)の最上層をMR(メタル層:例えばTiN)で覆うような構成とすることもできる。この場合、外部からセキュリティ回路がどのような構成になっているのか見分けにくくなり、更なる不正防止向上を図ることもできる。
【0060】
〔実施の形態3〕
本発明の実施の形態3について説明する。
【0061】
実施の形態1および2では、半導体装置10がパッケージ型半導体装置である場合の構成を例示している。これに対し、本実施の形態3ではフリップチップ型の半導体装置において本発明を適用し、同様の回路解析防止を可能とする場合の構成を例示する。本実施の形態3に係る半導体装置は、図4に示すような構成とすることが一例として挙げられる。
【0062】
図4に示す半導体装置20は、チップ21およびチップ22がガラスエポキシ樹脂基板23上に搭載される構成となっている。尚、チップ21は、実施の形態1におけるチップ12と同様、不揮発性メモリを搭載したメモリチップである。また、チップ22は、実施の形態1におけるチップ13と同様、チップ21を正常に動作させるための制御用チップである。
【0063】
ガラスエポキシ樹脂基板23では、チップ21およびチップ22のパッド部に合うように、銅薄により外部への出力配線(図示せず)が形成されている。また、チップ21およびチップ22のパッド上には金バンプ24を形成しておく。
【0064】
次に、チップ21とチップ22のパッド部とガラスエポキシ樹脂基板23の配線が合うように、異方性導電性接着剤25を介してチップ21およびチップ22とガラスエポキシ樹脂基板23とを重ね合わせ、200℃程度に加熱しながら押圧する。これによって、異方性導電性接着剤25の熱凝固によりチップ21およびチップ22がガラスエポキシ樹脂基板23上に圧着固定される。これにより、チップ21とチップ22との配線もなされる。最後に、エポキシ系樹脂によりチップ21とチップ22とを封止してパッケージ26を形成する。
【0065】
上記構成の半導体装置は、実施の形態1ないし2の半導体装置と同様、チップ21およびチップ22において第1および第2のインバータ回路を設ける構成とすれば、チップ21が剥離されチップ単体になったとき、不揮発性メモリの情報解析を禁止し、不正防止向上を図ることができる。
【0066】
また、このようなフリップチップ構成の場合でも、本発明の半導体装置は上記2チップ構成に限定されるものでははなく、さらに多チップ構成にすることも可能である。
【0067】
【発明の効果】
本発明の半導体装置は、以上のように、不揮発性メモリを備える半導体素子チップをパッケージ内に封止してなり、外部回路に実装されて使用される半導体装置において、上記不揮発性メモリと外部端子との間に、上記不揮発性メモリを制御するための制御信号の極性を任意に切り替える信号切替手段を、上記不揮発性メモリを備えるメモリチップと、上記メモリチップとは別のチップとして設けられ該メモリチップを正常に動作させるための制御用チップとに分散して備えている構成である。
【0068】
それゆえ、上記半導体装置の不正な解析を試みようとする第三者が、該半導体素子チップのパッケージを開封した場合、上記メモリチップは制御用チップと分離され単体で手に入れられ、単体のメモリチップの信号入力用のパッド部に解析用の制御信号を入力しても、該制御信号は信号切替手段の一部分しか通過せず、不揮発性メモリに入力される時点では不適正な極性となる。その結果、メモリチップ単体では不揮発性メモリを正常に動作させることができなくなり、不揮発性メモリのセキュリティを向上させることができるといった効果を奏する。
【0069】
また、上記半導体装置では、上記信号切替手段は、上記メモリチップに備えられた第1のインバータ回路と、上記制御用チップに備えられた第2のインバータ回路とからなり、外部回路から入力される複数の制御信号のうち、任意の制御信号が、上記第2のインバータ回路でその極性を反転され、第2のインバータ回路で極性を反転された制御信号は、第1のインバータ回路でその極性を再度反転される構成とすることができる。
【0070】
それゆえ、単体のメモリチップに対しては、不揮発性メモリに対して仕様通りの極性の制御信号を入力しても、該制御信号は第1のインバータ回路のみを通過するため、一部の信号の極性が反転されて不揮発性メモリへ入力されることとなる。このため、上記第1のインバータ回路において、どの制御信号の極性が反転されるかを秘匿することにより、不揮発性メモリのセキュリティを向上させることができるといった効果を奏する。
【0071】
また、本発明の他の半導体装置は、以上のように、不揮発性メモリを備えるメモリチップと、上記メモリチップを正常に動作させるための制御用チップとを備えており、上記メモリチップに搭載される不揮発性メモリを制御するための制御信号は、制御用チップを介してメモリチップに入力されると共に、上記制御信号は制御用チップを介してメモリチップに入力された場合のみ、不揮発性メモリに対して正常な信号となる構成である。
【0072】
それゆえ、上記半導体装置の不正な解析を試みようとする第三者が、該半導体素子を解体し、上記メモリチップを単体で手に入れた場合、上記メモリチップの信号入力用のパッド部に解析用の制御信号を入力しても、該制御信号は制御用チップを介してメモリチップに入力されないため、不揮発性メモリに対して正常な信号とならず、不揮発性メモリのセキュリティを向上させることができるといった効果を奏する。
【0073】
また、上記半導体装置では、上記メモリチップは、不揮発性メモリに入力される複数の制御信号のうち、任意の制御信号に対してその極性を反転する第1のインバータ回路を備えており、上記制御用チップは、上記第1のインバータ回路にて極性が反転される制御信号と同一の制御信号に対してその極性を反転する第2のインバータ回路を備えている構成とすることができる。
【0074】
それゆえ、単体のメモリチップに対しては、不揮発性メモリに対して仕様通りの極性の制御信号を入力しても、該制御信号は第1のインバータ回路のみを通過するため、一部の信号の極性が反転されて不揮発性メモリへ入力されることとなる。このため、上記第1のインバータ回路において、どの制御信号の極性が反転されるかを秘匿することにより、不揮発性メモリのセキュリティを向上させることができるといった効果を奏する。
【0075】
また、上記半導体装置では、上記第1のインバータ回路は、メモリチップ中の他のロジック回路の中に混載されている構成とすることができる。
【0076】
あるいは、上記半導体装置では、上記第1のインバータ回路は、最上層を遮蔽されている構成とすることができる。
【0077】
それゆえ、上記半導体装置におけるセキュリティ向上の機能を担う第1のインバータ回路において、メモリチップにおけるどの部分が第1のインバータ回路であるのかの判断がつきにくくなる、あるいは、外部から第1のインバータ回路がどのような構成になっているのか見分けにくくなることにより、解析防止レベルの向上を図ることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すものであり、半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図2】上記半導体装置の概略構成を示す平面図である。
【図3】図1、2に示す半導体装置において、半導体素子チップに備えられるインバータ回路の構成の一例を示す回路図である。
【図4】本発明の他の実施形態を示すものであり、半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図5】従来の半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
10・20 半導体装置
11・26 パッケージ
12・21 チップ(メモリチップ)
13・22 チップ(制御用チップ)
12a 第1のインバータ回路
13a 第2のインバータ回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having a nonvolatile memory and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device capable of maintaining confidentiality of information in the nonvolatile memory when the semiconductor device is removed from a substrate. It is.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor device chip provided with a circuit configuration such as a nonvolatile memory (hereinafter, simply referred to as a chip) is used from a viewpoint of protection from an external environment and a viewpoint of enabling handling when the semiconductor device chip is used. The semiconductor device is sealed with a plastic package or the like to form a semiconductor device.
[0003]
FIG. 5 shows an example of a semiconductor device provided with a nonvolatile memory as a circuit configuration of a semiconductor element chip. A
[0004]
A general manufacturing method of the package type semiconductor device is as follows. First, the
[0005]
As a technique for a package-type semiconductor device, for example, a resin-sealed semiconductor device disclosed in Patent Document 1 is cited. In this technique, a heat spreader is mounted under a pellet mounting table (corresponding to a die pad 104) on which a semiconductor pellet (corresponding to a chip 103) is mounted. As a result, thermal resistance is reduced, and a product with high power consumption can be supplied in a plastic package. Also, by making the resin thickness uniform, cracks and warpage of the package are reduced, and high reliability can be obtained.
[0006]
Also, for example,
[0007]
By the way, in the
[0008]
Here, a polyimide film (not shown) is usually applied on the
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-5-212262
[0010]
[Patent Document 2]
JP-A-6-224334
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, the polyimide film or the epoxy resin that covers (or seals) the
[0012]
Therefore, according to the configuration and the packaging method of the
[0013]
Here, in the technology of Patent Document 1, although the reliability and performance of the semiconductor device can be improved, no consideration is given to the above-described analysis blocking of the
[0014]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and has as its object the application information, personal information, transaction information, and the like stored in a non-volatile memory sealed inside a semiconductor element chip. It is an object of the present invention to provide a package type semiconductor device capable of preventing and improving the leakage and falsification of money information and the like and the copying and imitation due to the leakage of application information.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device in which a semiconductor element chip having a nonvolatile memory is sealed in a package and mounted on an external circuit. Between a memory and an external terminal, a signal switching means for arbitrarily switching the polarity of a control signal for controlling the nonvolatile memory, a memory chip including the nonvolatile memory, and a separate chip from the memory chip And a control chip for operating the memory chip normally.
[0016]
According to the above configuration, the control signal for controlling the nonvolatile memory is input from the external terminal and passes through the signal switching means until the control signal reaches the nonvolatile memory. The polarity of the control signal can be arbitrarily switched while passing through the signal switching means. However, when the control signal is input to the nonvolatile memory, the polarity is appropriate.
[0017]
When a third party who attempts to analyze the semiconductor device illegally opens the package of the semiconductor element chip, the memory chip is separated from the control chip and can be obtained by itself.
[0018]
For this reason, even if a control signal for analysis is input to the pad for signal input of the memory chip, the control signal passes only a part of the signal switching means and is inappropriate when input to the nonvolatile memory. Polarity. As a result, the memory chip alone cannot operate the nonvolatile memory properly, and the security of the nonvolatile memory can be improved.
[0019]
In the semiconductor device, the signal switching means includes a first inverter circuit provided on the memory chip and a second inverter circuit provided on the control chip, and is input from an external circuit. Among the plurality of control signals, an arbitrary control signal whose polarity is inverted by the second inverter circuit, and a control signal whose polarity is inverted by the second inverter circuit, have its polarity inverted by the first inverter circuit. It is possible to adopt a configuration that is inverted again.
[0020]
According to the above configuration, of the plurality of control signals input from the external circuit, an arbitrary control signal is first inverted in polarity by the second inverter circuit, and is inverted in polarity by the second inverter circuit. The polarity of the control signal is inverted again by the first inverter circuit. Therefore, when a control signal having the specified polarity is input to the semiconductor device to the nonvolatile memory, the control signal has the specified polarity even at the time of input to the nonvolatile memory.
[0021]
On the other hand, even when a control signal having the specified polarity is input to the non-volatile memory for a single memory chip, the control signal passes only through the first inverter circuit. Is inverted and input to the nonvolatile memory. For this reason, in the first inverter circuit, the security of the nonvolatile memory can be improved by concealing which control signal is inverted in polarity.
[0022]
According to another embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a memory chip having a nonvolatile memory; and a control chip for operating the memory chip normally. A control signal for controlling the nonvolatile memory mounted on the chip is input to the memory chip via the control chip, and only when the control signal is input to the memory chip via the control chip, It is characterized in that it becomes a normal signal to the nonvolatile memory.
[0023]
According to the configuration, when a third party who tries to perform an illegal analysis of the semiconductor device disassembles the semiconductor element and obtains the memory chip by itself, a signal input to the memory chip is performed. Even if a control signal for analysis is input to the pad portion of the non-volatile memory, the control signal is not input to the memory chip via the control chip, so that the signal does not become a normal signal to the non-volatile memory, and the security of the non-volatile memory Can be improved.
[0024]
Further, in the semiconductor device, the memory chip includes a first inverter circuit that inverts the polarity of an arbitrary control signal among a plurality of control signals input to the nonvolatile memory. The chip for use can be configured to include a second inverter circuit that inverts the polarity of the same control signal as the control signal whose polarity is inverted in the first inverter circuit.
[0025]
According to the above configuration, of the plurality of control signals input to the nonvolatile memory, the polarity of an arbitrary control signal is first inverted by the second inverter circuit, and the control signal is inverted by the second inverter circuit. The polarity of the control signal whose polarity has been inverted is inverted again by the first inverter circuit. Therefore, when a control signal having the specified polarity is input to the semiconductor device to the nonvolatile memory, the control signal has the specified polarity even at the time of input to the nonvolatile memory.
[0026]
On the other hand, even when a control signal having the specified polarity is input to the non-volatile memory for a single memory chip, the control signal passes only through the first inverter circuit. Is inverted and input to the nonvolatile memory. For this reason, in the first inverter circuit, the security of the nonvolatile memory can be improved by concealing which control signal is inverted in polarity.
[0027]
Further, in the semiconductor device, the first inverter circuit may be mixedly mounted in another logic circuit in the memory chip.
[0028]
Alternatively, in the semiconductor device, the first inverter circuit may have a configuration in which an uppermost layer is shielded.
[0029]
According to the above configuration, in the first inverter circuit having the function of improving security in the semiconductor device, it is difficult to determine which part of the memory chip is the first inverter circuit, or it is difficult to determine from the outside whether the part is the first inverter circuit. Since it is difficult to distinguish the configuration of the one inverter circuit, the analysis prevention level can be improved.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0031]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0032]
As a method of manufacturing the
[0033]
When the
[0034]
When the
[0035]
Incidentally, as the
[0036]
As described above, the
[0037]
As a configuration example of the signal switching means, there is a circuit configuration as shown in FIG. First, in a
[0038]
The
[0039]
In the
[0040]
That is, the
[0041]
Next, in the
[0042]
That is, also in the
[0043]
The
[0044]
When performing the wire bonding for mounting the
[0045]
The signal switching means including the
[0046]
Here, for example, in the
[0047]
Therefore, when the signals of RP, WP, CE, RB, OE, and WE are input with the polarities as specified at the time of input from the
[0048]
Therefore, when the RP, WP, CE, RB, OE, and WE signals having the specified polarities are input from the
[0049]
On the other hand, when the
[0050]
When the
[0051]
In this case, even if the signals of RP, WP, CE, RB, OE, and WE have polarities as specified, some of these signals (RP and OE in the above example) are converted by the
[0052]
As described above, the
[0053]
Further, in this configuration, when the semiconductor element chip is separated from the
[0054]
In other words, in the
[0055]
Further, the semiconductor device described above has a two-chip configuration including a memory chip having a nonvolatile memory (that is, chip 12) and a control chip (that is, chip 13) for operating the memory chip normally. However, the semiconductor device of the present invention is not limited to the above-described two-chip configuration, and may be further configured with a multi-chip configuration. That is, chips can be divided according to circuits such as a memory chip, an SRAM, and a logic circuit.
[0056]
[Embodiment 2]
[0057]
In the first embodiment, an inverter circuit is provided in both the memory chip on which the nonvolatile memory is mounted and the control chip, and these inverter circuits convert the polarity of the input signal to form a single memory chip. At this time, the operation of the nonvolatile memory is disabled to improve fraud prevention. On the other hand, the second embodiment proposes a method for further improving the analysis prevention of the nonvolatile memory.
[0058]
For example, in the
[0059]
Further, in the semiconductor device of the present invention, the uppermost layer of the inverter circuit portion (the
[0060]
[Embodiment 3]
Embodiment 3 of the present invention will be described.
[0061]
Embodiments 1 and 2 illustrate a configuration in which the
[0062]
The
[0063]
In the glass
[0064]
Next, the
[0065]
In the semiconductor device having the above-described configuration, if the first and second inverter circuits are provided in the
[0066]
Even in the case of such a flip-chip configuration, the semiconductor device of the present invention is not limited to the above-described two-chip configuration, but may be a multi-chip configuration.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element chip having a nonvolatile memory encapsulated in a package, and is mounted on an external circuit and used. A signal switching means for arbitrarily switching the polarity of a control signal for controlling the nonvolatile memory, a memory chip provided with the nonvolatile memory, and a memory chip provided separately from the memory chip. This is a configuration in which a control chip for operating the chip normally is distributed and provided.
[0068]
Therefore, when a third party who attempts to perform an unauthorized analysis of the semiconductor device opens the package of the semiconductor element chip, the memory chip is separated from the control chip and obtained as a single unit. Even if a control signal for analysis is input to the signal input pad portion of the memory chip, the control signal passes only a part of the signal switching means, and has an inappropriate polarity at the time of input to the nonvolatile memory. . As a result, the memory chip alone cannot operate the nonvolatile memory normally, and the security of the nonvolatile memory can be improved.
[0069]
In the semiconductor device, the signal switching means includes a first inverter circuit provided on the memory chip and a second inverter circuit provided on the control chip, and is input from an external circuit. Among the plurality of control signals, an arbitrary control signal whose polarity is inverted by the second inverter circuit, and a control signal whose polarity is inverted by the second inverter circuit, have its polarity inverted by the first inverter circuit. It is possible to adopt a configuration that is inverted again.
[0070]
Therefore, even when a control signal having the specified polarity is input to the non-volatile memory for a single memory chip, the control signal passes only through the first inverter circuit. Is inverted and input to the nonvolatile memory. For this reason, in the first inverter circuit, it is possible to improve the security of the nonvolatile memory by concealing which control signal is inverted in polarity.
[0071]
Further, as described above, another semiconductor device of the present invention includes a memory chip including a nonvolatile memory, and a control chip for operating the memory chip normally, and is mounted on the memory chip. A control signal for controlling the nonvolatile memory is input to the memory chip via the control chip, and the control signal is supplied to the nonvolatile memory only when the control signal is input to the memory chip via the control chip. In this configuration, the signal becomes a normal signal.
[0072]
Therefore, when a third party who attempts to analyze the semiconductor device illegally dismantles the semiconductor element and obtains the memory chip alone, the signal input pad portion of the memory chip is Even if a control signal for analysis is input, the control signal is not input to the memory chip via the control chip, so that the signal does not become a normal signal to the nonvolatile memory and the security of the nonvolatile memory is improved. It has the effect of being able to.
[0073]
Further, in the semiconductor device, the memory chip includes a first inverter circuit that inverts the polarity of an arbitrary control signal among a plurality of control signals input to the nonvolatile memory. The chip for use can be configured to include a second inverter circuit that inverts the polarity of the same control signal as the control signal whose polarity is inverted in the first inverter circuit.
[0074]
Therefore, even when a control signal having the specified polarity is input to the non-volatile memory for a single memory chip, the control signal passes only through the first inverter circuit. Is inverted and input to the nonvolatile memory. For this reason, in the first inverter circuit, it is possible to improve the security of the nonvolatile memory by concealing which control signal is inverted in polarity.
[0075]
Further, in the semiconductor device, the first inverter circuit may be mixedly mounted in another logic circuit in the memory chip.
[0076]
Alternatively, in the semiconductor device, the first inverter circuit may have a configuration in which an uppermost layer is shielded.
[0077]
Therefore, in the first inverter circuit having the function of improving security in the semiconductor device, it is difficult to determine which part of the memory chip is the first inverter circuit, or the first inverter circuit is externally provided. This makes it difficult to discern what the configuration is, thereby providing an effect of improving the analysis prevention level.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates one embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a semiconductor device.
FIG. 2 is a plan view illustrating a schematic configuration of the semiconductor device.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a configuration of an inverter circuit provided in a semiconductor element chip in the semiconductor device shown in FIGS.
FIG. 4 illustrates another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a semiconductor device.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
10.20 Semiconductor device
11.26 Package
12.21 chips (memory chips)
13.22 chip (control chip)
12a First inverter circuit
13a Second inverter circuit
Claims (6)
上記不揮発性メモリと外部端子との間に、上記不揮発性メモリを制御するための制御信号の極性を任意に切り替える信号切替手段を、上記不揮発性メモリを備えるメモリチップと、上記メモリチップとは別のチップとして設けられ該メモリチップを正常に動作させるための制御用チップとに分散して備えていることを特徴とする半導体装置。In a semiconductor device in which a semiconductor element chip having a nonvolatile memory is sealed in a package and used by being mounted on an external circuit,
Signal switching means for arbitrarily switching the polarity of a control signal for controlling the nonvolatile memory between the nonvolatile memory and an external terminal; a memory chip provided with the nonvolatile memory; And a control chip for operating the memory chip normally.
上記メモリチップに備えられた第1のインバータ回路と、上記制御用チップに備えられた第2のインバータ回路とからなり、
外部回路から入力される複数の制御信号のうち、任意の制御信号が、上記第2のインバータ回路でその極性を反転され、第2のインバータ回路で極性を反転された制御信号は、第1のインバータ回路でその極性を再度反転されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。The signal switching means,
A first inverter circuit provided on the memory chip, and a second inverter circuit provided on the control chip,
Among the plurality of control signals input from the external circuit, an arbitrary control signal whose polarity is inverted by the second inverter circuit and whose control signal is inverted by the second inverter circuit are the first control signal. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the polarity is inverted again by an inverter circuit.
上記メモリチップを正常に動作させるための制御用チップとを備えており、
上記メモリチップに搭載される不揮発性メモリを制御するための制御信号は、制御用チップを介してメモリチップに入力されると共に、上記制御信号は制御用チップを介してメモリチップに入力された場合のみ、不揮発性メモリに対して正常な信号となることを特徴とする半導体装置。A memory chip having a nonvolatile memory;
A control chip for operating the memory chip normally,
A control signal for controlling the nonvolatile memory mounted on the memory chip is input to the memory chip via the control chip, and the control signal is input to the memory chip via the control chip. Only a normal signal to a nonvolatile memory.
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